[发明专利]一种精密恒温装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密恒温装置，特别是涉及一种用于为精密测量、 精密加工和科学研究提供一种温度精密可控且具有高稳定特性的环境 的在腔壁中设有水道的精密恒温装置。

背景技术

现代科技将精度等级不断提高，由微米级进入纳米级，材料的热 变性对测量、加工精度，精密仪器使用精度等都产生重要影响。现在 很多都选用低膨胀系数或零膨胀系数的材料来制造重要的零部件，以 减小温度变化所引起的零件热变形程度，保证设备或仪器的精度。但 是在精密测量、加工过程中通常需要对环境温度进行严格控制，通常 采用恒温措施将待测样品、工件或仪器保持在恒温环境中。美国LLL (Lawrence Livermore National Laboratory)实验室对材料热变性进行了大量 基础性研究，在其试验条件下证明，在样品或工件温度变化0.006℃时， 其相对位移量热变形误差达±0.019μm，故将安装LODTM(Large Optical  Diamond Turning Machine)超精密加工的实验室空气温度控制在 0.005℃的变化范围内。对于局部的温度场又采用局部控制法，如使用 大量的恒温液体浇淋，形成局部小环境的恒温区，将浇淋用的恒温水 的温度控制在20℃±0.0005℃内，以保证良好的局部恒温区。但是该浇 淋法不仅操作起来不方便，其控温效果及长时间温度稳定性均不如人 意，而且实现对恒温水20℃±0.0005℃的控温准确度不仅技术复杂、成 本高，而且只有精密控温实验室才有可能实现。而美国国家标准技术 研究院(National Institute of Standards and Technology)的分子测量机采 用多层保温系统来控制测量机内部的温度。其核心部分位于多层控制 测量环境的壳体中。壳体依次有温度控制层、真空控制层、主动隔振 层、高真空腔和隔音腔，以减小环境温度对分子测量精度的影响。但 是该多层保温系统的结构复杂，成本非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密恒温装置。

本发明提供的精密恒温装置，其主要特征是在精密恒温装置的恒 温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行且以 一定的形式盘绕在整个所述恒温腔体的壁中，每对水道中的两条水道 的一端相连通形成一条水道通路，在所述恒温腔体上设有水道出/入 口。采用直接在腔体上焊接管道的形式，不仅增加了液体与管道的接 触面，提高了控温效果，而且通过设计，可以实现将管道分布在腔体 的各个部分。

优选地，所述恒温腔体包括外恒温腔体和内恒温腔体，所述外恒 温腔体的壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行地盘 绕在整个所述恒温腔体壁中，每对水道中的两条水道的一端相连通形 成一条水道通路，在外恒温腔体上设有水道出/入口，外恒温腔体通过 绝热层直接面对外界环境温度变化，为内恒温腔体提供初级控温环境； 内恒温腔体壁中成对设置有至少两条水道，其中每对水道相邻并行且 以一定的形式盘绕在整个所述内恒温腔体壁中，每对水道中的两条水 道的一端相连通形成一条水道通路，在内恒温腔体上设有水道出/入 口，内恒温腔体的温度合成效果直接决定了腔体内的温度稳定性。

优选地，所述内恒温腔体壁中设置有四条水道，形成内外两层水 道，其中内层水道中的两条水道相邻并行且以一定的形式盘绕在整个 所述内恒温腔体壁中，外层水道中的两条水道与所述内层水道的两条 水道相对应，即外层水道中的两条水道在所述内层水道的两条水道的 正上方，且相邻并行并以相同的形式盘绕在整个所述内恒温腔体壁中， 所述内层水道中的水道的每一条的一端分别与其相对应的所述外层水 道中的水道相连通形成两条水道通路。通水时，分别在内、外层各设 置一个入水口以实现相邻管道高低温度的抵消效果，实现更好的温度 均匀性。

优选地，所述外恒温腔体壁中设有两条水道，所述水道相邻并行 且以一定的形式盘绕在整个所述外恒温腔体壁中，所述水道的一端相 连通形成一条水道通路。

优选地，所述外恒温腔体和所述内恒温腔体之间具有空气隔离层， 可以阻止热流的快速传递。

优选地，在所述外恒温腔体和所述内恒温腔体上设置至少一个相 对应的窗口，可以通过该窗口观察腔体内部的操作，或是通过该窗口 可以实现腔体内、外之间信息交换或电连接等。